通过Protic溶剂透进行超薄,超强层膜的自组装
Chuang Li1, Mengtian Zhang1, Peixuan Li1
1Shenzhen Geim Graphene Center, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China.
Journal of the American Chemical Society
|January 29, 2024
概括
研究人员使用一种新型溶剂策略开发了超薄,强大的阿拉米德纳米纤维 (ANF) 膜. 这些膜可以为先进的电池和电子产品提供高性能固体聚合物电解质 (SPE).
科学领域:
- 材料科学
- 纳米技术
- 聚合物科学
背景情况:
- 灵活的膜对于固体聚合物电解质 (SPE) 和皮肤电子设备至关重要.
- 由于权衡因素,实现具有高机械强度的超薄膜 (<5μm) 仍然是一个重大挑战.
- 现有的方法难以平衡膜厚度与防故障能力.
研究的目的:
- 开发一种用于制备超薄,机械坚固的阿拉米德纳米纤维 (ANF) 膜的新方法.
- 克服当前膜制造技术在厚度和强度方面的局限性.
- 展示这些膜在硫电池的高性能固体聚合物电解质中的应用.
主要方法:
- 采用了一种蛋白溶剂透策略来交织阿拉米德纳米纤维 (ANF).
- 同时的质子和透的溶剂促进了连续的,分层的薄膜的形成.
- 控制的薄膜厚度降至<5μm,重点是生产超薄的SPEs (3.4μm).
主要成果:
- 成功制备了具有特殊拉伸强度 (556.6MPa) 的超薄ANF薄膜 (<5μm).
- 最薄的SPE (3.4μm) 在Li-S电池中以1C的速度显示了超过一千个周期.
- 在固态Li-S电池中,在35°C时实现了高硫阴极负荷 (4 mg cm−2) 和良好的利用率.
- 较厚的薄膜表现出了显著的机械性能,包括对弹子冲击的抵抗力,展示了厚度可控性.
结论:
- 蛋白溶剂透策略为制造超薄,超强的ANF膜提供了一种可行的方法.
- 这些膜显著提高了固体聚合物电解质的性能,特别是对于Li-S电池.
- 这项技术有望将纳米材料组装成先进的膜,用于各种技术应用.
